WO2021197708A1 - Optimierung von zerspanungsvorgängen auf werkzeugmaschinen - Google Patents

Optimierung von zerspanungsvorgängen auf werkzeugmaschinen Download PDF

Info

Publication number
WO2021197708A1
WO2021197708A1 PCT/EP2021/054108 EP2021054108W WO2021197708A1 WO 2021197708 A1 WO2021197708 A1 WO 2021197708A1 EP 2021054108 W EP2021054108 W EP 2021054108W WO 2021197708 A1 WO2021197708 A1 WO 2021197708A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
tool
change
machine
control device
production
Prior art date
Application number
PCT/EP2021/054108
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Mario Dewald
Alexander Ebben
Timo Wullenkord
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Priority to CN202180025503.2A priority Critical patent/CN115362419A/zh
Priority to US17/915,748 priority patent/US11747784B2/en
Priority to EP21708160.3A priority patent/EP4073603B1/de
Publication of WO2021197708A1 publication Critical patent/WO2021197708A1/de

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/409—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by using manual data input [MDI] or by using control panel, e.g. controlling functions with the panel; characterised by control panel details or by setting parameters
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/402—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control arrangements for positioning, e.g. centring a tool relative to a hole in the workpiece, additional detection means to correct position
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/20—Pc systems
    • G05B2219/23—Pc programming
    • G05B2219/23065—Manual override of program
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/31—From computer integrated manufacturing till monitoring
    • G05B2219/31269—Convey tool and workpiece to workcenter
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/33—Director till display
    • G05B2219/33007—Automatically control, manually limited, operator can override control
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/36—Nc in input of data, input key till input tape
    • G05B2219/36529—Warn, alert, notify operator to confirm a preset override value, command
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/36—Nc in input of data, input key till input tape
    • G05B2219/36534—Manual input overrides automatic control
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a tool machine system, comprising a machine tool for machining at least one workpiece using at least one tool and a control device connected to the machine tool for generating a relative movement between the workpiece and the tool using a program that can be processed by the control device.
  • path programs (based on CNC) are usually used to control the respective machine, especially the milling machine.
  • Path programs (often also referred to as “part programs”, “CNC programs”, “control programs” or just “programs”) are nowadays mainly generated by CAD / C ⁇ M / PP systems.
  • the body or object to be manufactured is first designed with a CAD program (Computer Aided Design) and then converted into a machine-independent code that describes the processing sequence using a CAM program (Computer Aided Manufacturing).
  • a post-processor (PP) translates the machine-independent code into a machine-dependent code, the so-called. CNC-based path program, which can be used to control a specific machine.
  • the machining is divided into different steps, e.g. roughing, semi-finishing and finishing.
  • the path program created in the manner described above in the CAD / CAM / PP system is then uploaded to the CNC control of the machine in question provided for processing the workpiece and then executed by a machine operator on the machine using the CNC control.
  • the path program which can have been created in a CNC programming language (e.g. G code), is used in advance created and no longer modified at the time of processing by the CNC control.
  • the machining technology, the tools to be used, the technology parameters (spindle speed, feed rate, cutting speed, etc.), the machine functions, the path curve to be followed by the respective tool and the respective tool orientation are specified in advance in the path program.
  • the values specified in the path program are usually not queried by the CNC control.
  • the operator at the machine is usually free to change certain processing parameters specified by the CNC program by actuating appropriate operating elements on a user interface of the CNC control.
  • Such technology parameters that can be influenced by the machine operator are, in particular, the cutting speed, the feed speed, the depth of engagement or the width of the tool.
  • buttons and switches of a CNC machine control panel are called whose functions should be known to an operator of a CNC machine. It is stated that a change in the feed override or the spindle override, for example, can have an effect on the machining speed and thus on the time required for a specific task.
  • a system for monitoring and controlling a central system is known from the publication US 2017/212488 A1, which system comprises a high-level optimizer, a unit monitor, a user interface and a graphical user interface (GUI).
  • the central system comprises several sub-systems that are configured to supply heat energy or as refrigeration systems. A time period for filling an energy store can be determined and displayed through the interaction of a user.
  • a control system for a machine tool having a workspace and processing units arranged in this comprising a visualization control, which based on operating data and based on a stored machine model on a visualization unit the real machine tool at least in the area of its Workspace by means of visualization elements as a virtual machine tool with virtual processing units provided in a virtual workspace and their functions as virtual functions, easier to use, that the visualization unit is assigned an interaction unit that allows manual interaction, that the visualization unit has a function selection unit is to be assigned, which allows an assignment of a function of the machine tool to this manual interaction, and that a function data generator unit before is seen which generates the manual interaction, taking into account the assigned function, corresponding operating data and this operating data is transmitted to the visualization control for displaying the function specified by the manual interaction on the visualization unit by means of the visualization elements.
  • a system comprising: one or more computers that are programmed so that they generate an NC program (Numerical Control) to a workpiece using a CNC Machine (Computer Numerical Control) and provide output data for the production of the workpiece.
  • the CNC machine is configured to execute the NC program in order to manufacture the workpiece and provide the output data, to code the instructions of an additional computer program that is executed on the CNC machine, and to analyze the output data before the Manufacture of the workpiece by the CNC machine in accordance with the instructions in the NC program has been completed.
  • the CNC machine selects a data record from the analyzed output data based on one or more predetermined parameters and makes the data record available to a computer that is remote from the CNC machine for processing with the CNC machine to facilitate. Warning messages or suggestions for a feed override can also be output to an operator.
  • a system for determining the state of wear of a machine tool is known from the publication DE 102006 006 273 A1.
  • This has a machine tool with a control, a production control computer, a tool database and a simulation computer connected to the control of the machine tool, the production control computer and the tool database, each via a data connection.
  • This is intended to take into account real machine, production and tool data of the factory machine tool to determine the wear status of the machine tool by means of a simulation process and to feed it to a display unit or another process via a data connection.
  • a machining process depends on a large number of facts. In particular, the costs of a specific process are heavily dependent on the friction pairing (cutting material / material) and the resulting wear behavior of the tools. No productivity parameters are currently known for this that would allow a comparative assessment. Only the so-called material removal rate is repeatedly used to assess productivity.
  • the object of the present invention is to provide the machine operator with feedback on how the manual changes to machining parameters made by him on the machine affect productivity.
  • This object is achieved in a method for operating a machine tool system, comprising a machine tool for machining at least one workpiece by means of at least one tool and a control device connected to the machine tool for generating a relative movement between the workpiece and the tool on the basis of a program that can be processed by the control device, wherein the control device comprises an operating device with a display device for the interaction of an operator with the control device, solved in that at least one technology parameter is manually changed by the operator by means of the operating device and, as a result, a measure of a change in a production-economical one caused by the change Characteristic determined and displayed directly and / or in relation to a related relative measure on the display device.
  • this object is achieved by a corresponding machine tool system or a corresponding control device for carrying out such a method.
  • the machine tool system for carrying out the method according to the invention comprises at least one machine tool for machining at least one workpiece by means of at least one tool.
  • the machining is preferably a cutting or machining process, such as, for example, a milling process.
  • the invention is not limited to the latter, so that processing that treats surfaces (grinding, polishing, etc.) or also additive manufacturing processes (eg 3D printing) are included.
  • the term “machine tool” is also to be interpreted broadly in connection with the invention, so that it also includes additive manufacturing machines or robots used in manufacturing.
  • the machining itself can relate to a single workpiece Workpieces, in particular a lot of workpieces, that is, a series of workpieces that are processed in the same way, relate to.
  • a control device Connected to the machine tool is a control device, in particular a CNC control, which processes a program, also referred to as a part program, path program, control program, etc.,.
  • a program also referred to as a part program, path program, control program, etc.
  • the movement paths executed by the tool relative to the workpiece are determined by the program.
  • the control device in turn comprises an operating device with a display device for the interaction of an operator with the control device and in particular for manual setting or changing of processing parameters.
  • technology parameters such as spindle speed, feed rate, cutting speed, depth of engagement or width of engagement can be changed in relation to the relevant specifications.
  • the feed rate can be varied directly in a range between 0 and 120% of the specified value by turning the override controller common in CNC controls.
  • the technology parameters are usually defined by the control program. They depend on the machining to be carried out and the specific machine tool intended for this. However, at least some of them can also be specified by the respective machine tool and stored in the control. This is often the case for the spindle speed in particular.
  • the invention provides that, as a result of at least one manual change in a technology parameter by the operator, a measure for a change in a production-related parameter caused by the change, in particular a measure for a change in the processing time required for processing, and in particular a measure for a change caused by the change / or a measure for a change caused by the change in processing costs caused by the processing is determined and in each case directly and / or is displayed in relation to a related relative measure on the display device.
  • the invention provides in particular that, in order to determine the change in the production-related parameter, in particular the machining time, not only the pure machining time or main usage time is recorded, in particular during which the tool is in contact with the workpiece, but also the so-called . Ancillary times, e.g. for a tool change. The processing time is therefore the sum of the main usage time and non-productive times.
  • the change in processing time is advantageously specified in hours, minutes and seconds.
  • other forms of representation are also conceivable, e.g. in the form of bars of a length or height corresponding to the change.
  • the operator can also be shown a measure of a change in the processing costs as a measure for a change in a production-related parameter caused by the change. These can also be displayed absolutely, e.g. in the form of an amount in a certain currency, or relative to a relative measure.
  • a possible variant of the invention is also an indication of how the change in parameters affects the unit costs.
  • the relative dimension can result from an optimum of the processing to be carried out, but it can also refer to the values achieved in the previous processing, to average values, etc.
  • the optimum in turn, can be a theoretical optimum that was determined, for example, in a simulation, or an optimum determined in a comparable, real processing.
  • the change in the machining time is determined preferably on the basis of the tool life, the friction pair tion and the time required for a tool change.
  • the service life of the tool i.e. the length of time in which the tool is in contact (engagement) with the workpiece for machining the workpiece, is in turn usually dependent on the feed rate, the spindle speed and the friction pairing.
  • the friction pairing indicates which cutting material - i.e. the material of the cutting edge of the tool - meets which material - i.e. the material at the point of the workpiece to be machined.
  • the change in the processing costs is preferably determined on the basis of the costs for the machine time ("machine hourly rate”) and the tool costs.
  • the invention offers the advantage that the operator at the machine, who changes at least one technology parameter through manual interaction by means of the operating device, immediately receives feedback regarding the effects of his actions in relation to a production-related parameter, in particular the processing time and / or the bear processing costs, receives.
  • the operator receives immediate feedback on the effects of his actions. In particular, the operator can see immediately whether his actions can achieve the effect he intended.
  • the operator sets the feed rate from 100% to 120% by operating the override controller, this often conceals the expectation that the machining will be carried out faster and the machining time will be shortened accordingly.
  • the increased feed rate will also increase tool wear or reduce the service life of the tool, ie the time for which the tool can perform the intended machining within the specified wear limits.
  • more tools may be required for the machining to be carried out than originally calculated.
  • Additional tool changes required as a result lead to the fact that the reduction in the processing time turns out to be significantly less than originally thought, and in the worst case the processing time (including non-productive times) even increases.
  • the additional tool requirements also have a negative effect on the machining costs caused by machining.
  • the operator immediately recognizes at the machine that the manual intervention carried out by him may not be able to achieve a desired effect. This gives him the opportunity to rethink the manual intervention and, if necessary, not to carry it out.
  • the degree of change in the respective production-related characteristic is advantageously determined by the control device on the machine.
  • the technology parameters changed by the manual interaction of the operator are not immediately implemented in the control device. That is to say, the control device initially continues to work on the basis of the previously set parameters.
  • the change initially only has an effect in a simulation of the machining with the changed parameter.
  • the determination of the change in the production-related parameter advantageously also takes place initially only on the basis of the simulation. This gives the operator the option of first being shown the effects of the parameter changes before they actually change the actually executed, real processing.
  • the parameter change is only implemented when the operator is aware of the effects he has caused in relation to the specific processing. For this purpose, a renewed manual interaction of the user with the operating device, e.g. pressing a confirmation button, is required. Parameter changes that would have an unintended negative effect on productivity can thus be prevented in good time.
  • a tool change time provided for the tool change, tool costs required for the procurement of a tool or a machine hourly rate determined for the operation of the machine tool are stored in the control device or the external computing device.
  • the measure for the change in the production-related parameter is then advantageously determined as a function of the tool change time, the tool costs or the hourly machine rate.
  • the corresponding variables can advantageously be set by interaction between the user and the control device or the external computing device. This makes it possible, please include to enter the relevant values in a simple manner in the system and always keep them up to date.
  • the tool change time required for a tool change also depends on a large number of parameters. For example, the size of the tool, the magazine space or the size of the tool magazine in question can influence the tool change time. It is therefore particularly advantageous if the tool change time is measured during real operation of the machine and is preferably updated continuously. As a result, the tool change time is always up-to-date and manual intervention by the user is not required for the update.
  • the production-related parameter in particular the processing time or the processing costs, or their change, is advantageously determined as a function of measured values generated during the operation of the machine tool system. These measured values relate in particular to the tool life actually achieved during machining or the tool change time actually required for a tool change.
  • the technology parameters that can be changed manually by the operator and for which the effect of the manual change is displayed to the operator according to the invention are, in particular, the feed rate and the spindle speed.
  • both of these Technology parameters are most often changed manually by the user on the machine. It is therefore advantageous if, particularly with these technology parameters, the effect of a change is shown to the user immediately.
  • the invention is not limited to these two technology parameters, but can also relate to other or additional technology parameters.
  • the specification is advantageously made in relation to a relative dimension.
  • the relative dimension is preferably an optimum, for example the processing time required for the processing or the processing costs caused by the processing.
  • the optimum can be a theoretical optimum that was determined, for example, in a simulation of the machining process, in particular by means of a CAM system.
  • the optimum can also be, for example, a value that has already been achieved on the specific machine during real, previous machining. Due to the relation to a relative dimension, in particular an optimum, the user immediately recognizes how strongly the manual intervention affects or would affect the current processing.
  • the dependency between the machining time or the material removal rate on the feed rate, the depth of engagement and the width of engagement will be shown below in the example of the machining of a chamber of an impeller.
  • the processing is carried out with a specific milling cutter from a certain manufacturer, which is available in a tool magazine of the relevant Ma machine in a number required for processing.
  • the time for a tool change depends on the respective machine, in particular the tool magazine used and the tool changing device. It can vary greatly from machine to machine and can also be subject to fluctuations in the same machine. These fluctuations can arise, for example, from different magazine locations or depend on the respective position of the tool relative to the workpiece from which the relevant tool change must be carried out.
  • the following tables are intended to illustrate how changes in the parameters of feed rate, depth of engagement or width of engagement affect the metal removal rate or the basic metal removal rate.
  • the metal removal rate specifies the volume per time that is machined without taking tool changes into account, whereas when specifying the basic metal removal rate, the tool change times are also taken into account.
  • every parameter change has an effect on the service life of the tool, so that the number of tool changes required may change.
  • the service lives shown in the tables can on the one hand be based on information from the tool manufacturer who, for certain cutting conditions (feed speed, depth of engagement, width of engagement) and certain materials of the Workpiece provides related information. As a rule, however, these values are based on tests carried out on the machine with a specific workpiece.
  • the machining takes place in a first process PI with a basic material removal rate Q basis of 60 cm 3 / min, a machining time of 667 min and a number of 17 required tools.
  • An optimized second process P2 takes place with a basic material removal rate Q basis of 100 cm 3 / min, a machining time of 400 min and a number of 25 required tools.
  • the optimized process P2 results in a cost saving of 6,817 euros compared to the first process PI per impeller.
  • FIG. 2 shows a display according to the invention on a display of a user interface
  • FIG. 3 method steps when carrying out a method according to the invention
  • FIG 4 the productivity as a function of technology parameters
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a machine tool system according to the invention in the form of a machining center 1 for 5-axis machining of a workpiece 2 by at least one tool 3.
  • the machining center 1 comprises a machine tool 5 which is attached to a machine frame 4.
  • the machine tool 5 comprises a column 8 which is movable along the X axis and a carriage 9 which is movably mounted thereon along the Y and Z axes and which carries a spindle 10.
  • the spindle 10 can be driven to rotate about the axis C and is provided for receiving a tool 3.
  • the spindle 10 is also mounted pivotably about an axis S, where the spindle axis C describes a movement on a cone surface when pivoting.
  • the angle between the spindle axis C and the pivot axis S is 45 °, resulting in a cone angle of 90 °.
  • the spindle 10 can assume any angle of inclination between a horizontal and a vertical extreme position.
  • the machine tool 5 further comprises a slide 11 movable along the axis Z, which carries a workpiece table 12 which can be driven to rotate about the axis B and is provided with appropriate fastening and clamping means (not shown) for receiving a workpiece 2.
  • a CNC controller 14 is available to control the machining center 1.
  • the CNC control 14 performs a control function by processing a part program in real time and thereby controls the relative movement between tool 3 and workpiece 2 in real time.
  • input data or input signals ("actual values") of the machine tool 5 are continuously recorded by the controller 14, and the CNC controller 14 generates output signals in the form of control commands for the drives (not shown) of the machine tool 5 using these actual values.
  • the main components of the CNC control 14 include a real-time kernel NCK (Numerical Control Kernel), a PLC (Programmable Logic Control) and an HMI unit 15 (Human-Machine-Interface) with a display 16 for operating the machining center 1 by an operator 6.
  • NCK Numerical Control Kernel
  • PLC Programmable Logic Control
  • HMI unit 15 Human-Machine-Interface
  • the machining center 1 enables machining processes to be carried out by machining with a geometrically defined cutting edge, such as milling, turning, drilling, thread cutting, rotary milling, honing, etc., but also machining processes with a geometrically undefined cutting edge, such as grinding. Furthermore, non-cutting manufacturing processes such as rolling or thread forming can be carried out.
  • the generation of a desired workpiece shape takes place within the working space 13 of the machine tool 5 by a sequence of different machining processes, for which tools 3 with the workpiece 2 are moved relative to one another in longitudinal programmed paths and are brought into engagement with one another.
  • the tools 3 required to carry out the machining processes are held in a tool magazine 7 and, according to the machining sequence, are changed into the spindle 10 one after the other by means of a tool changing device (not shown).
  • the controller 14 is designed so that initially certain technology parameters relating to the processing can be changed by the user 6 by manually operating the user interface 15. For example, a feed rate can be specified in a part program stored in the controller 14 and can be changed by the user 6 by actuating an override controller present on the user interface.
  • the effects of this change are first determined and shown to the user in the form of a change in a production-related parameter on the display 16 of the controller 14.
  • FIG. 2 shows an example of such a display on the display 16.
  • the feed rate was increased from normal 100% to 120% (diagram 20).
  • the display shows that this change in the feed rate increases the total processing time to approx.
  • FIG. 3 illustrates an exemplary embodiment for implementing a method according to the invention.
  • a specific technology parameter is changed manually by the operator through interaction of an operator with the control device.
  • a measure for a change in a production-related parameter caused by the change carried out in step S1 is determined and shown on the display of the controller.
  • step S3 there is another manual input by the user to confirm the change in the technology parameter made in step S1.
  • step S4 the changed technology parameter is taken into account in the control device when generating the relative movement between the workpiece and the tool.
  • Figure 4 illustrates the relationship between production parameters such as productivity and some technology parameters that can be changed by an operator on the machine tool (feed speed V f , cutting speed v c , depth of engagement a p or engagement width a e)
  • the curve Kl (dashed line) , in this case a straight line, illustrates the cutting volume for the unrealistic application that no tool changes are required. that are.
  • the cutting volume increases here, for example, linearly with the feed rate.
  • the curve K3 illustrates the productivity taking into account the tool changes due to wear. It can be seen from this that the productivity with increasing chip volume (per unit of time) initially rises to an optimum and then falls again after this optimum.
  • FIG. 5 exemplifies a preferred range with regard to the feed rate V f , which is preferably in the range between the values V f l and V f 2 and is thus determined such that the productivity P deviates from its maximum by a predetermined value DR at most .
  • the operator on the machine preferably receives an additional warning if the machine is at an operating point outside of the preferred operating range defined in this way.
  • the employee who determines the process receives process-relevant business data that support him in his decision-making process.
  • the non-linear dependencies are still present in the process, but decisions made in the past with regard to the mode of operation are clearly reflected to the employee, so that he can make the upcoming decisions better.
  • the invention leads to an incremental improvement of the processes and has a considerable potential in the summation. tial of savings, the increase in effectiveness and the optimization of the cost situation.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Numerical Control (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Werkzeugmaschinensystems (1), umfassend eine Werkzeugmaschine (5) zur Bearbeitung wenigstens eines Werkstücks (2) mittels wenigstens eines Werkzeugs (3) und eine mit der Werkzeugmaschine (5) verbundene Steuervorrichtung (14) zum Erzeugen einer Relativbewegung zwischen dem Werkstück (2) und dem Werkzeug (3) anhand eines von der Steuervorrichtung (14) abarbeitbaren Programms, wobei die Steuervorrichtung (14) eine Bedieneinrichtung (15) mit einer Anzeigevorrichtung (16) zur Interaktion eines Bedieners (6) mit der Steuervorrichtung (14) umfasst. Mittels der Bedieneinrichtung (15) ist wenigstens ein Technologieparameter durch den Bediener (6) manuell veränderbar. Dem Bediener (6) ist in der Regel nicht bewusst, wie sich eine manuelle Veränderung eines Technologieparameters auf die Produktivität auswirkt. Die Erfindung sieht daher vor, dass ein Maß für eine durch die Veränderung hervorgerufene Änderung einer produktionswirtschaftlichen Kenngröße bestimmt und dem Bediener (6) direkt und/oder in Relation zu einem diesbezüglichen Relativmaß an der Anzeigevorrichtung (16) angezeigt wird.

Description

Beschreibung
Optimierung von Zerspanungsvorgängen auf Werkzeugmaschinen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Werk zeugmaschinensystems, umfassend eine Werkzeugmaschine zur Bearbeitung wenigstens eines Werkstücks mittels wenigstens eines Werkzeugs und eine mit der Werkzeugmaschine verbundene Steuervorrichtung zum Erzeugen einer Relativbewegung zwischen dem Werkstück und dem Werkzeug anhand eines von der Steuer vorrichtung abarbeitbaren Programms.
Bei der Bearbeitung eines Werkstücks, z.B. im Werkzeug- und Formenbau, werden in aller Regel Bahnprogramme (auf CNC-Ba- sis) zur Steuerung der jeweiligen Maschine, insbesondere Fräsmaschine, verwendet. Bahnprogramme (häufig auch als „Teileprogramme", „CNC-Programme", „Steuerprogramme" oder nur „Programme" bezeichnet) werden heutzutage hauptsächlich durch CAD/CÄM/PP-Systeme generiert. Dabei wird der herzustellende Körper bzw. Gegenstand zunächst mit einem CAD-Programm (Com puter Aided Design) entworfen und anschließend durch ein CAM- Programm (Computer Aided Manufacturing) in einen maschinenun abhängigen Code, der den Bearbeitungsablauf beschreibt, über setzt. Ein Post-Prozessor (PP) übersetzt den maschinenunab hängigen Code in einen maschinenabhängigen Code, das sog. Bahnprogramm auf CNC-Basis, das zur Ansteuerung einer konkre ten Maschine genutzt werden kann. Die Bearbeitung wird dabei in unterschiedliche Schritte unterteilt, z.B. in Schruppen, Vorschlichten und Schlichten.
Das in der oben beschriebenen Weise in dem CAD/CAM/PP-System entstandene Bahnprogramm wird dann auf die zur Bearbeitung des Werkstücks vorgesehene CNC-Steuerung der betreffenden Ma schine aufgespielt und anschließend durch einen Maschinenbe diener auf der Maschine mittels der CNC-Steuerung ausgeführt.
Das Bahnprogramm, welches in einer CNC-Programmiersprache (z.B. G-Code) erstellt worden sein kann, wird dabei vorab erstellt und zum Zeitpunkt der Abarbeitung durch die CNC- Steuerung nicht mehr modifiziert. Im Bahnprogramm vorab fest gelegt sind dabei insbesondere die Bearbeitungstechnologie, die zu verwendenden Werkzeuge, die Technologieparameter (Spindeldrehzahl, Vorschubgeschwindigkeit, Schnittgeschwin digkeit etc.), die Maschinenfunktionen, die von dem jeweili gen Werkzeug abzufahrende Bahnkurve und die jeweilige Werk zeug-Orientierung. Die im Bahnprogramm festgelegten Werte werden von der CNC-Steuerung in aller Regel nicht hinter fragt.
Dem Bediener an der Maschine steht es jedoch in der Regel frei, durch die Betätigung entsprechender Bedienelemente an einer Bedienoberfläche der CNC-Steuerung bestimmte, durch das CNC-Programm vorgegebene Parameter der Bearbeitung zu ändern. Derartige vom Maschinenbediener beeinflussbare Technologiepa rameter sind insbesondere die Schnittgeschwindigkeit, die Vorschubgeschwindigkeit, die Eingriffstiefe oder die Ein griffsbreite des Werkzeugs.
Dem Bediener an der Maschine ist dabei in der Regel zum Zeit punkt seines manuellen Eingriffs in die Bearbeitung nicht klar, wie sich die konkret vorgenommenen Parameteränderungen auf die Produktivität (das Verhältnis zwischen dem durch die Bearbeitung geschaffenen Mehrwert und den dafür aufgewendeten Ressourcen) auswirken.
Aus der Druckschrift Mike Lynch: "Monitoring Important Con trol Panel Functions", 17. Januar 2011, Seiten 1-1, XP055733687, werden einige Taster und Schalter einer CNC Ma schinensteuertafel genannt, deren Funktionen einem Bediener einer CNC-Maschine bekannt sein sollten. Es wird ausgesagt, dass sich beispielsweise eine Veränderung des Vorschub- Overrides oder des Spindel-Overrides auf die Bearbeitungsge schwindigkeit und somit auf eine für eine bestimmte Aufgabe benötigte Zeitdauer auswirken können. Aus der Druckschrift US 2017/212488 Al ist ein System zur Überwachung und Steuerung einer zentralen Anlage bekannt, das einen Optimierer auf hoher Ebene, einen Teilanlagenmonitor, eine Benutzeroberfläche und eine grafische Benutzeroberfläche (GUI) umfasst. Die zentrale Anlage umfasst mehrere Teilanla gen, die zur Versorgung mit Wärmeenergie oder als Kälteanla gen konfiguriert sind. Durch Interaktion eines Benutzers kann eine Zeitdauer für das Füllen eines Energiespeichers bestimmt und angezeigt werden.
Aus der Druckschrift DE 102009 023648 Al ist bekannt, um ein Steuerungssystem für eine einen Arbeitsraum und in diesem an geordnete Bearbeitungseinheiten aufweisende Werkzeugmaschine umfassend eine Visualisierungssteuerung, welche basierend auf Betriebsdaten sowie basierend auf einem abgespeicherten Ma schinenmodell auf einer Visualisierungseinheit die reale Werkzeugmaschine mindestens im Bereich ihres Arbeitsraums mittels Visualisierungselementen als virtuelle Werkzeugma schine mit in einem virtuellen Arbeitsraum vorgesehenen vir tuellen Bearbeitungseinheiten sowie deren Funktionen als vir tuelle Funktionen darstellt, einfacher bedienbar zu gestal ten, dass der Visualisierungseinheit eine Interaktionseinheit zugeordnet ist, welche eine manuelle Interaktion erlaubt, dass der Visualisierungseinheit eine Funktionswahleinheit zu geordnet ist, welche eine Zuordnung einer Funktion der Werk zeugmaschine zu dieser manuellen Interaktion erlaubt, und dass eine Funktionsdatengeneratoreinheit vorgesehen ist, wel che der manuellen Interaktion unter Berücksichtigung der zu geordneten Funktion entsprechende Betriebsdaten erzeugt und diese Betriebsdaten der Visualisierungssteuerung zur Darstel lung der durch die manuelle Interaktion vorgegebenen Funktion auf der Visualisierungseinheit mittels den Visualisierungs elementen übermittelt.
Aus der Druckschrift US 2019/018391 Al ist ein System be kannt, umfassend: einen oder mehrere Computer, die so pro grammiert sind, dass sie ein NC-Programm (Numerical Control) erzeugen, um ein Werkstück unter Verwendung einer CNC- Maschine (Computer Numerical Control) herzustellen und Ausga bedaten für die Herstellung des Werkstücks bereitzustellen. Die CNC-Maschine ist konfiguriert, um das NC-Programm auszu führen, um das Werkstück herzustellen und die Ausgabedaten bereitzustellen, die Anweisungen eines zusätzlichen Computer programms zu codieren, das auf der CNC-Maschine ausgeführt wird, und die Ausgabedaten zu analysiert, bevor die Herstel lung des Werkstücks durch die CNC-Maschine gemäß den Anwei sungen des NC-Programms abgeschlossen ist. Ferner wählt die CNC-Maschine einen Datensatz aus den analysierten Ausgabeda ten basierend auf einem oder mehreren vorbestimmten Parame tern aus und stellt den Datensatz einem Computer zur Verfü gung, der von der CNC-Maschine entfernt ist, um die Bearbei tung mit der CNC-Maschine zu erleichtern. Dabei können auch Warnmeldungen oder Vorschläge für einen Vorschub-Override an einen Bediener ausgegeben werden.
Aus der Druckschrift LOENZO RAG ET AL: "An object-oriented architecture for sensorless cutting force feedback for CNC milling process monitoring and control", ADVANCES IN ENGINEERING SOFTWARE, ELSEVIER SCIENCE, OXFORD, GB, Bd. 41, Nr. 5, 1. Mai 201, Seiten 754-761, XP026925736, ISSN: 0965- 9978, DOI: 10.1016/J.ADVENGSOFT.2009.12.016, ist ein Monito ring-System für einen CNC-Fräs-Prozess bekannt, das ein Feed back-Signal bezüglich einer Schneidkraft erzeugt. Es wird vorgeschlagen, dass die Schneidgeschwindigkeit so gewählt wird, dass damit ein Kompromiss zwischen minimalen Produkti onskosten und maximaler Produktivität erreicht wird.
Aus der Druckschrift DE 102006 006 273 Al ist ein System zur Ermittlung des Verschleißzustandes einer Werkzeugmaschine bekannt. Dieses weist eine Werkzeugmaschine mit einer Steue rung, einen Produktionssteuerungsrechner, eine Werkzeugdaten bank und einen mit der Steuerung der Werkzeugmaschine, dem Produktionssteuerungsrechner und der Werkzeugdatenbank je weils über eine Datenverbindung verbundenen Simulationsrech ner auf. Dieser ist dazu vorgesehen, unter Berücksichtigung realer Maschinen-, Fertigungs- und Werkzeugdaten der Werk- zeugmaschine durch einen Simulationsvorgang den Verschleißzu stand der Werkzeugmaschine beschreibende Daten zu ermitteln und über eine Datenverbindung einer Anzeigeeinheit oder einem weiteren Prozess zuzuführen.
Bei der Zerspanung werden nach dem Stand der Technik Optimie rungen, die auf Werkzeugtechnologien beruhen, nur sequenziell durchgeführt. Das heißt, die Optimierung findet immer in Abhängigkeit von verfügbaren internen und externen Experten statt und ist daher planungs- und personaltechnisch aufwen dig.
Noch dazu ist die tatsächliche Einführung und Implementierung neu aufgesetzter Prozesse oder Technologien extrem von der Disziplin der Mitarbeiter abhängig und von daher bei den ent wickelnden Abteilungen (Fertigungstechnologie/ Industrial En gineering) mit enormem Aufwand zur Nachsorge verbunden.
Die Herausforderung dieses Sachverhaltes gründet auf der Tat sache, dass den im operativen Bereich tätigen Personen kei nerlei Kenngrößen für die Wirksamkeit ihres eigenen Verhal tens gespiegelt werden.
Ein Zerspanungsprozess ist von einer Vielzahl von Sachverhal ten abhängig. Insbesondere sind die Kosten eines konkreten Prozesses stark abhängig von der Reibpaarung (Schneid stoff/Werkstoff) und dem dadurch zu Tage tretenden Ver schleißverhalten der Werkzeuge. Hierzu sind derzeit keine Produktivitätskenngrößen bekannt, die eine vergleichende Bewertung zulassen würden. Nur das sogenannte Zeitspanvolumen wird immer wieder zur Beurteilung der Produktivität herange zogen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, dem Maschinen- Bediener eine Rückmeldung zu geben, wie sich die von ihm an der Maschine vorgenommenen manuellen Änderungen von Bearbei tungsparametern auf die Produktivität auswirken. Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zum Betrieb eines Werkzeugmaschinensystems, umfassend eine Werkzeugmaschine zur Bearbeitung wenigstens eines Werkstücks mittels wenigstens eines Werkzeugs und eine mit der Werkzeugmaschine verbundene Steuervorrichtung zum Erzeugen einer Relativbewegung zwischen dem Werkstück und dem Werkzeug anhand eines von der Steuer vorrichtung abarbeitbaren Programms, wobei die Steuervorrich tung eine Bedieneinrichtung mit einer Anzeigevorrichtung zur Interaktion eines Bedieners mit der Steuervorrichtung um fasst, dadurch gelöst, dass mittels der Bedieneinrichtung wenigstens ein Technologieparameter durch den Bediener manu ell verändert wird und infolge dessen ein Maß für eine durch die Veränderung hervorgerufene Änderung einer produktions wirtschaftlichen Kenngröße bestimmt und direkt und/oder in Relation zu einem diesbezüglichen Relativmaß an der Anzeige vorrichtung angezeigt wird.
Ferner wird diese Aufgabe durch ein entsprechendes Werkzeug maschinensystem bzw. eine entsprechende Steuervorrichtung zur Ausführung eines derartigen Verfahrens gelöst.
Das Werkzeugmaschinensystem zur Durchführung des erfindungs gemäßen Verfahrens umfasst wenigstens eine Werkzeugmaschine zur Bearbeitung wenigstens eines Werkstücks mittels wenigs tens eines Werkzeugs. Bei der Bearbeitung handelt es sich vorzugsweise um eine spanabhebende bzw. spanende Bearbeitung, wie z.B. eine Fräs-Bearbeitung. Die Erfindung ist jedoch nicht auf letztere beschränkt, so dass auch oberflächen behandelnde Bearbeitungen (Schleifen, Polieren etc.) oder auch additive Fertigungsverfahren (z.B. 3D-Druck) davon um fasst sind. Ebenso ist der Begriff „Werkzeugmaschine" im Zu sammenhang mit der Erfindung breit zu interpretieren, so dass darunter auch additive Fertigungsmaschinen oder in der Ferti gung verwendete Roboter zu verstehen sind. Die Bearbeitung selbst kann ein einzelnes Werkstück betreffen. Sie kann aber auch eine Vielzahl an Werkstücken, insbesondere ein Los an Werkstücken, also eine Serie an Werkstücken, die in gleicher Weise bearbeitet werden, betreffen. Mit der Werkzeugmaschine verbunden ist eine Steuervorrich tung, insbesondere eine CNC-Steuerung, die ein Programm, auch als Teileprogramm, Bahnprogramm, Steuerprogramm etc. bezeich net, abarbeitet. Durch das Programm sind insbesondere die durch das Werkzeug relativ zu dem Werkstück ausgeführten Be wegungsbahnen bestimmt.
Die Steuervorrichtung umfasst ihrerseits eine Bedieneinrich tung mit einer Anzeigevorrichtung zur Interaktion eines Be dieners mit der Steuervorrichtung und insbesondere zur manu ellen Einstellung bzw. Veränderung von Parametern der Bear beitung. Insbesondere lassen sich durch manuelle Interaktion Technologieparameter wie Spindeldrehzahl, Vorschubgeschwin digkeit, Schnittgeschwindigkeit, Eingriffstiefe oder Ein griffsbreite gegenüber den diesbezüglichen Vorgaben verän dern. Insbesondere kann in sehr einfacher Weise durch Drehen an dem bei CNC-Steuerungen üblichen Override-Regler direkt die Vorschubgeschwindigkeit in einem Bereich zwischen 0 und 120% vom vorgegebenen Wert variiert werden.
Die Technologieparameter werden üblicherweise durch das Steu erprogramm festgelegt. Sie sind abhängig von der Auszuführen den Bearbeitung und der dafür vorgesehenen, konkreten Werk zeugmaschine. Sie können jedoch zumindest zum Teil auch durch die jeweilige Werkzeugmaschine vorgegeben und in der Steue rung hinterlegt sein. Insbesondere für die Spindeldrehzahl ist dies häufig der Fall.
Die Erfindung sieht vor, dass infolge wenigstens einer manu ellen Veränderung eines Technologieparameters durch den Be diener ein Maß für eine durch die Veränderung hervorgerufene Änderung einer produktionswirtschaftlichen Kenngröße, insbe sondere ein Maß für eine durch die Veränderung hervorgerufene Änderung einer für die Bearbeitung erforderlichen Bearbei tungszeit und/oder ein Maß für eine durch die Veränderung hervorgerufene Änderung von durch die Bearbeitung verursach ten Bearbeitungskosten bestimmt und jeweils direkt und/oder in Relation zu einem diesbezüglichen Relativmaß an der Anzei gevorrichtung angezeigt wird. Die Erfindung sieht insbesonde re vor, dass zur Bestimmung der Änderung der produktionswirt schaftlichen Kenngröße, insbesondere der Bearbeitungszeit, nicht nur die reine Zerspanzeit bzw. Hauptnutzungszeit er fasst wird, bei der sich insbesondere das Werkzeug in Kontakt mit dem Werkstück befindet, sondern auch die sog. Nebenzei ten, die z.B. für einen Werkzeugwechsel anfallen. Die Bear beitungszeit ist somit die Summe aus Hauptnutzungszeit und Nebenzeiten .
Vorteilhaft wird die Änderung der Bearbeitungszeit in Stun den, Minuten und Sekunden angegeben. Es sind jedoch auch andere Darstellungsformen denkbar, z.B. in Form von Balken einer zu der Änderung korrespondierenden Länge bzw. Höhe.
Auch eine Angabe in % in Bezug zu einem Relativmaß ist mög lich.
Analog zu der Bearbeitungszeit kann dem Bediener als Maß für eine durch die Veränderung hervorgerufene Änderung einer pro duktionswirtschaftlichen Kenngröße auch ein Maß bzgl. einer Änderung der Bearbeitungskosten angezeigt werden. Auch diese können absolut, z.B. in Form eines Betrages in einer bestimm ten Währung, oder relativ zu einem Relativmaß angezeigt wer den. Auch eine Angabe, wie sich die Parameteränderung auf die Stückkosten auswirkt, ist eine mögliche Variante der Erfin dung.
Das Relativmaß kann aus einem Optimum der Auszuführenden Be arbeitung hervorgehen, es kann sich aber auch auf die bei der vorausgehenden Bearbeitung erreichten Werte, auf Durch schnittswerte etc. beziehen. Bei dem Optimum wiederum kann es sich um theoretisches Optimum handeln, dass beispielsweise in einer Simulation ermittelt wurde, oder um ein bei einer ver gleichbaren, realen Bearbeitung ermitteltes Optimum.
Die Ermittlung der Änderung der Bearbeitungszeit erfolgt vor zugsweise auf Basis der Standzeit des Werkzeugs, der Reibpaa- rung und der für einen Werkzeugwechsel jeweils benötigten Zeit. Die Standzeit des Werkzeugs, also die Zeitdauer, in der sich das Werkzeug zur Bearbeitung des Werkstücks in Kontakt (Eingriff) mit dem Werkstück befindet, ist ihrerseits in der Regel abhängig von der Vorschubgeschwindigkeit, der Spindel drehzahl und der Reibpaarung. Die Reibpaarung gibt an, wel cher Schneidstoff - also das Material der Schneiden des Werk zeugs - auf welchen Werkstoff - also das Material an der je weils zu bearbeitenden Stelle des Werkstücks - trifft.
Die Ermittlung der Änderung der Bearbeitungskosten erfolgt vorzugsweise auf Basis der Kosten für die Maschinenzeit („Maschinenstundensatz") sowie der Werkzeugkosten.
Die Erfindung bietet den Vorteil, dass der Bediener an der Maschine, der durch manuelle Interaktion mittels der Bedien einrichtung wenigstens einen Technologieparameter verändert, sofort eine Rückmeldung hinsichtlich der Auswirkungen seines Handelns in Bezug auf eine produktionswirtschaftliche Kenn größe, insbesondere die Bearbeitungszeit und/oder die Bear beitungskosten, erhält. Der Bediener bekommt dadurch sofort eine Rückmeldung bezüglich der Auswirkungen seines Handelns. Insbesondere kann der Bediener so sofort erkennen, ob sich durch sein Handeln die von ihm beabsichtigte Wirkung erzielen lässt.
Setzt der Bediener beispielsweise die Vorschubgeschwindigkeit durch Betätigung des Override-Reglers von 100% auf 120%, so verbirgt sich häufig dahinter die Erwartungshaltung, dass die Bearbeitung schneller ausgeführt wird und sich dadurch die Bearbeitungszeit entsprechend verkürzt. Durch die erhöhte Vorschubgeschwindigkeit wird sich jedoch auch der Werkzeug- Verschleiß erhöhen bzw. die Standzeit des Werkzeugs, also die Zeit, für die das Werkzeug die vorgesehene Bearbeitung inner halb der vorgegebenen Verschleißgrenzen ausführen kann, ver ringern. Eventuell werden dadurch für die auszuführende Bear beitung mehr Werkezeuge benötigt als ursprünglich einkalku liert. Dadurch bedingte zusätzliche Werkzeugwechsel können dazu führen, dass die Verringerung der Bearbeitungszeit we sentlich geringer ausfällt als ursprünglich gedacht, ja dass sich im ungünstigsten Fall die Bearbeitungszeit (einschließ lich der Nebenzeiten) sogar erhöht. Auch wirkt sich der zu sätzliche Werkzeugbedarf negativ auf die durch die Bearbei tung verursachten Bearbeitungskosten aus. Durch die Erfindung erkennt der Bediener an der Maschine sofort, dass sich mit dem von ihm durchgeführten manuellen Eingriff eventuell ein gewünschter Effekt nicht erzielen lässt. Er hat dadurch die Möglichkeit, den manuellen Eingriff zu überdenken und gegebe nenfalls nicht auszuführen.
Die Vorteile der Erfindung zeigen sich insbesondere dann, wenn sehr arbeitsintensive Werkstücke, z.B. Impeller, gefräst oder Werkstücke mit hohen Losgrößen gefertigt werden. Bei derartigen Bearbeitungen kommt es häufig zu einem hohen Werk zeugverschleiß und dadurch bedingte häufige Werkzeugwechsel. Da in die Bearbeitungszeit auch Nebenzeiten, z.B. für Werk zeugwechsel, mit einbezogen sind, unterliegen derartige Bear beitungen einer hohen Bearbeitungszeit. Die Änderung eines Technologieparameters an der Maschine kann somit signifikante Auswirkungen auf die Anzahl benötigter Werkzeuge haben, wodurch sich die Bearbeitungszeit - und infolgedessen die Bearbeitungskosten - in erheblichem Maße ändern können.
So ist es bei derart bearbeitungsintensiven Bearbeitungen für den Bediener an der Maschine besonders wichtig, sofort eine Rückmeldung darüber zu erhalten, wie sich manuelle Eingriffe in die Bearbeitung hinsichtlich produktionswirtschaftlicher Kenngrößen wie der Bearbeitungszeit oder der Bearbeitungskos ten auswirken.
Vorteilhaft wird im Zusammenhang mit der Erfindung das Maß der Änderung der jeweiligen produktionswirtschaftlichen Kenn größe durch die Steuervorrichtung an der Maschine bestimmt.
Daneben ist es jedoch auch möglich, derartige Berechnungen an einer bezüglich der Steuervorrichtung externen Recheneinrich- tung, beispielsweise einem Edge-Computer, einem CAM-System oder in der Cloud zu ermitteln. Diese Möglichkeiten bieten gegenüber der Berechnung auf der Steuervorrichtung den Vor teil, dass die Steuervorrichtung dadurch nicht mit zusätzli chem Rechenaufwand beaufschlagt wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die durch die manuelle Interaktion des Bedieners veränderten Technologieparameter nicht sofort in der Steuervorrichtung umgesetzt. Das heißt, die Steuervorrichtung arbeitet zunächst auf Basis der zuvor eingestellten Parameter weiter. Vorzugs weise wirkt sich die Veränderung zunächst nur in einer Simu lation der Bearbeitung mit dem veränderten Parameter aus. Die Bestimmung der Änderung der produktionswirtschaftlichen Kenn größe erfolgt vorteilhaft zunächst ebenfalls lediglich auf Basis der Simulation. Der Bediener erhält dadurch die Mög lichkeit, dass er zunächst die Auswirkungen der Parameter- Änderungen angezeigt bekommt, bevor diese auch tatsächlich die konkret ausgeführte, reale Bearbeitung verändern. Erst wenn sich der Bediener über die von ihm verursachten Auswir kungen in Bezug auf die konkrete Bearbeitung im Klaren ist, wird die Parameter-Änderung auch umgesetzt. Hierfür ist vor zugsweise eine erneute manuelle Interaktion des Benutzers mit der Bedieneinrichtung, z.B. ein Druck auf einen Bestätigungs- Button, erforderlich. Parameter-Änderungen, die sich in nicht beabsichtigter Weise negativ auf die Produktivität auswirken würden, können dadurch rechtzeitig verhindert werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind in der Steuervorrichtung bzw. der externen Recheneinrichtung eine für den Werkzeugwechsel vorgesehene Werkzeugwechselzeit, für die Beschaffung eines Werkzeugs benötigte Werkzeugkosten oder ein für den Betrieb der Werkzeugmaschine bestimmter Ma schinenstundensatz hinterlegt. Vorteilhaft wird das Maß für die Änderung der produktionswirtschaftlichen Kenngröße dann in Abhängigkeit der Werkzeugwechselzeit, der Werkzeugkosten oder des Maschinenstundensatzes ermittelt. Durch die Erfassung der Werkzeugwechselzeit, der Werkzeugkos ten und des Maschinenstundensatzes werden die Größen mit dem größten Einfluss auf die Bearbeitungszeit bzw. die Bearbei tungskosten in die Berechnung der diesbezüglichen Änderungen einbezogen. Die betreffenden Änderungen können insbesondere auf Basis dieser Größen hinlänglich genau bestimmt werden.
Die entsprechenden Größen lassen sich vorteilhaft durch In teraktion des Benutzers mit der Steuervorrichtung bzw. der externen Recheneinrichtung einstellen. Dadurch ist es mög lich, die entsprechenden Größen in einfacher Weise in das System einzugeben und stets aktuell zu halten.
Die für einen Werkzeugwechsel benötigte Werkzeugwechselzeit ist ebenfalls von einer Vielzahl von Parametern abhängig. Beispielsweise können die Größe des Werkzeugs, der Magazin platz oder die Größe des betreffenden Werkzeug-Magazins die Werkzeugwechselzeit beeinflussen. Daher ist es besonders vor teilhaft, wenn die Werkzeugwechselzeit während des realen Betriebs der Maschine gemessen und vorzugsweise fortlaufend aktualisiert wird. Dadurch ist die Werkzeugwechselzeit stets aktuell und ein manueller Eingriff des Benutzers ist für die Aktualisierung nicht erforderlich.
Vorteilhaft wird die produktionswirtschaftliche Kenngröße, insbesondere die Bearbeitungszeit oder die Bearbeitungskos ten, bzw. deren Änderung, in Abhängigkeit von während des Betriebs des Werkzeugmaschinensystems erzeugten Messwerten ermittelt. Diese Messwerte betreffen insbesondere die tat sächlich bei der Bearbeitung erreichten Standzeiten der Werk zeuge oder die tatsächlich für einen Werkzeugwechsel benötig te Werkzeugwechselzeit.
Bei den Technologieparametern, die manuell durch den Bediener veränderbar sind und bei denen die Auswirkung der manuellen Veränderung dem Bediener erfindungsgemäß angezeigt wird, han delt es sich insbesondere um die Vorschubgeschwindigkeit so wie die Spindeldrehzahl. Erfahrungsgemäß werden diese beiden Technologieparameter am häufigsten manuell durch Benutzer an der Maschine verändert. So ist es vorteilhaft, wenn besonders bei diesen Technologieparametern dem Benutzer die Auswirkung einer Veränderung unmittelbar vor Augen geführt wird. Die Er findung ist jedoch nicht auf diese beiden Technologieparame ter beschränkt, sondern kann auch andere bzw. zusätzliche Technologieparameter betreffen.
Wichtig im Zusammenhang mit der Erfindung ist, dass dem Bediener nicht lediglich der Absolutwert der produktionswirt schaftlichen Kenngröße wie der Bearbeitungszeit bzw. der Bearbeitungskosten angezeigt wird, da ihm daraus nicht unmit telbar die Auswirkungen seines manuellen Eingriffs ersicht lich sind. Viel wichtiger für den Benutzer ist es zu erken nen, wie sich die betreffende produktionswirtschaftliche Kenngröße durch sein Eingreifen verändert.
Vorteilhaft erfolgt die Angabe in Bezug zu einem Relativmaß. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Relativmaß um ein Opti mum, beispielsweise der für die Bearbeitung erforderlichen Bearbeitungszeit bzw. der durch die Bearbeitung verursachten Bearbeitungskosten. Bei dem Optimum kann es sich um ein theo retisches Optimum handeln, welches beispielsweise in einer Simulation des Bearbeitungsvorgangs, insbesondere mittels eines CAM-Systems ermittelt wurde. Bei dem Optimum kann sich jedoch beispielsweise auch um einen bereits an der konkreten Maschine bei einer realen, vorherigen Bearbeitung erreichten Wert handeln. Durch die Relation zu einem Relativmaß, insbe sondere einem Optimum, erkennt der Benutzer sofort, wie stark sich der manuelle Eingriff jeweils die laufende Bearbeitung auswirkt bzw. auswirken würde.
Die Abhängigkeit zwischen der Bearbeitungsdauer bzw. dem Zeitspanvolumen von der Vorschubgeschwindigkeit, der Ein griffstiefe sowie der Eingriffsbreite soll nachfolgend bei spielhaft an der Zerspanung einer Kammer eines Impellers gezeigt werden. Die Bearbeitung erfolgt mit einem konkreten Fräser eines bestimmten Herstellers, der in für die Bearbeitung erforder licher Anzahl in einem Werkzeugmagazin der betreffenden Ma schine vorhanden ist.
Für die beispielhafte Zerspanung einer Kammer eines Impellers mit dem bestimmten Fräser sollen folgende Vorgaben bzw. Spe zifikationen gelten:
Schnittgeschwindigkeit vc = 180 m/min
Durchmesser d = 66 mm
Zähnezahl Z = 4
Vorschubgeschwindigkeit Vf = 4000 mm/min Eingriffstiefe ap = 0,7 mm Eingriffsbreite ae = 30 mm Werkzeugwechselzeit t = 2 min Bearbeitungsvolumen V = 40000 cm3
Unter diesen Annahmen lassen sich nun mit der weiteren Annah me, dass keine Werkzeugwechsel erforderlich sind, folgende Größen ableiten:
Bearbeitungslänge lf = V / (ap +ae) = 1905 m
Bearbeitungsdauer dt = lf*1000 / f = 476 min
Zeitspanvolumen Q = V / dt = 84 cm3 / min
Die Zeit für einen Werkzeugwechsel hängt ab von der jeweili gen Maschine, insbesondere dem verwendeten Werkzeugmagazin und der Werkzeugwechselvorrichtung. Sie kann von Maschine zu Maschine stark variieren und auch bei ein und derselben Ma schine Schwankungen unterworfen sein. Diese Schwankungen kön nen sich beispielsweise aus unterschiedlichen Magazinplätzen ergeben oder von der jeweiligen Position des Werkzeugs rela tiv zum Werkstück abhängen, aus der der betreffende Werkzeug wechsel durchgeführt werden muss.
Geht man nun von folgenden, realen Bedingungen aus, die ins besondere auf Messwerten beruhen: Standzeit T = 20 min
Werkzeugwechselzeit t = 2 min so lassen sich folgenden Größen berechnen:
Anzahl Werkzeugwechsel A = dt / T = 24 Basiszeitspanvolumen Qbasis = V/(dt + (t * A))
= 76 cm3/min
In dem konkreten Beispiel ergibt sich somit bei einer (durch schnittlichen) Werkzeugwechselzeit von 2 min und einer (durchschnittlichen) Standzeit des Werkzeugs von 20 min ein real erreichbares Basiszeitspanvolumen Qbasis von ca. 76 cm3 /min.
Die nachfolgenden Tabellen sollen veranschaulichen, wie sich Veränderungen der Parameter Vorschubgeschwindigkeit, Ein griffstiefe oder Eingriffsbreite auf das Zeitspanvolumen bzw. das Basiszeitspanvolumen auswirken. Dabei gibt das Zeitspan volumen das Volumen pro Zeit an, das ohne Berücksichtigung von Werkzeugwechseln zerspant wird, wohingegen bei der Angabe des Basiszeitspanvolumens die Werkzeugwechselzeiten mit be rücksichtigt sind. Insbesondere wirkt sich jede Parameter- Änderung auf die Standzeit des Werkzeugs aus, so dass sich ggf. die Anzahl der benötigten Werkzeugwechsel ändert. Insge samt resultiert so in Anbetracht der oben gezeigten Zusammen hänge das aus den Tabellen ersichtliche Basiszeitspanvolumen.
Figure imgf000017_0001
Figure imgf000018_0001
Figure imgf000018_0002
Figure imgf000019_0001
Figure imgf000019_0002
Die aus den Tabellen ersichtlichen Standzeiten können einer- seits auf Angaben des Werkzeug-Herstellers beruhen, der für bestimmter Schneidbedingungen (Vorschubgeschwindigkeit Ein griffstiefe, Eingriffsbreite) und bestimmte Werkstoffe des Werkstücks diesbezügliche Angaben bereitstellt. In der Regel beruhen diese Werte jedoch auf an der Maschine mit einem kon kreten Werkstück durchgeführten Tests.
Wie die Tabellen zeigen, können Veränderungen der Vorschubge schwindigkeit, der Eingriffstiefe oder der Eingriffsbreite zu einer Erhöhung des Basiszeitspanvolumens führen. Sie können dieses jedoch auch erheblich verschlechtern.
Da insbesondere die Werkzeug-Standzeit von allen 3 genannten Parametern abhängt, ist es eine Herausforderung für den Ma- schinen-Bediener, diese Parameter so einzustellen, dass sich insgesamt ein Optimum für die Bearbeitung, also ein maximales Basiszeitspanvolumen ergibt.
Nachfolgend werden noch beispielhaft die Auswirkungen auf die Herstellungskosten eines Impellers in Abhängigkeit der ge wählten Parameter-Einstellungen verdeutlicht. Dabei erfolgt die Bearbeitung in einem ersten Prozess PI mit einem Basis zeitspanvolumen Qbasis von 60 cm3/min, einer Bearbeitungsdauer von 667 min und einer Anzahl von 17 benötigten Werkzeugen.
Ein optimierter zweiter Prozess P2 erfolgt mit einem Basis zeitspanvolumen Qbasis von 100 cm3/min, einer Bearbeitungsdauer von 400 min und einer Anzahl von 25 benötigten Werkzeugen.
Figure imgf000020_0001
Wie der Tabelle zu entnehmen ist, ergibt sich bei dem opti mierten Prozess P2 eine Kostenersparnis von 6.817,- Euro gegenüber dem ersten Prozess PI pro Impeller.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie len näher erläutert. Dabei zeigen: FIG 1 ein Werkzeugmaschinensystem mit einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine,
FIG 2 eine erfindungsgemäße Anzeige an einem Display einer Bedienoberfläche,
FIG 3 Verfahrensschritte bei der Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
FIG 4 die Produktivität in Abhängigkeit von Technologie parametern,
FIG 5 einen bevorzugten Betriebsbereich der Werkzeugma schine.
Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung ein erfindungsge mäßes Werkzeugmaschinensystem in Form eines Bearbeitungszent rums 1 zur 5-achsigen Bearbeitung eines Werkstücks 2 durch wenigstens ein Werkzeug 3. Das Bearbeitungszentrum 1 umfasst eine Werkzeugmaschine 5, die auf einem Maschinengestell 4 befestigt ist. Die Werkzeugmaschine 5 umfasst einen längs der Achse X beweglichen Ständer 8 und einen darauf längs der Ach sen Y und Z beweglich angebrachten Schlitten 9, welcher eine Spindel 10 trägt. Die Spindel 10 ist um die Achse C rotierend antreibbar und zur Aufnahme eines Werkzeugs 3 vorgesehen. Die Spindel 10 ist zudem um eine Achse S schwenkbar gelagert, wo bei beim Schwenken die Spindelachse C eine Bewegung auf einem Kegelmantel beschreibt. Der Winkel zwischen der Spindelachse C und der Schwenkachse S beträgt 45°, woraus sich ein Kegel winkel von 90° ergibt. Durch diese Anordnung kann die Spindel 10 zwischen einer horizontalen und einer vertikalen Extrems tellung beliebige Neigungswinkel einnehmen.
Die Werkzeugmaschine 5 umfasst ferner einen längs der Achse Z beweglichen Schlitten 11, der einen um die Achse B rotierend antreibbaren Werkstücktisch 12 trägt und zur Aufnahme eines Werkstücks 2 mit entsprechenden Befestigungs- und Spannmit teln (nicht dargestellt) versehen ist.
Zur Steuerung des Bearbeitungszentrums 1 ist eine CNC- Steuerung 14 vorhanden. Die CNC-Steuerung 14 führt eine Steu- erfunktion durch Abarbeitung eines Teileprogrammes in Echt zeit aus und steuert dadurch die Relativbewegung zwischen Werkzeug 3 und Werkstück 2 in Echtzeit. Hierbei werden von der Steuerung 14 laufend Eingangsdaten bzw. Eingangssignale ("Istwerte") der Werkzeugmaschine 5 erfasst und die CNC- Steuerung 14 erzeugt unter Einbeziehung dieser Istwerte Aus gangssignale in Form von Steuerbefehlen für die Antriebe (nicht dargestellt) der Werkzeugmaschine 5.
Die CNC-Steuerung 14 weist unter anderem als wesentliche Kom ponenten einen Echtzeitkern NCK (Numerical Control Kernel), eine PLC (Programmable Logic Control) sowie eine HMI-Einheit 15 (Human-Machine-Interface) mit einem Display 16 zur Bedie nung des Bearbeitungszentrums 1 durch einen Bediener 6 auf.
Das Bearbeitungszentrum 1 ermöglicht die Durchführung von Be arbeitungsprozessen durch spanende Formgebung mit geometrisch bestimmter Schneide, wie zum Beispiel Fräsen, Drehen, Bohren, Gewindeschneiden, Drehfräsen, Honen usw., aber auch Bearbei tungsprozesse mit geometrisch unbestimmter Schneide, wie zum Beispiel Schleifen. Ferner können spanlose Fertigungsverfah ren wie etwa Rollieren oder Gewindeformen durchgeführt wer den. Die Erzeugung einer gewünschten Werkstückform erfolgt innerhalb des Arbeitsraums 13 der Werkzeugmaschine 5 durch eine Abfolge verschiedener Bearbeitungsprozesse, zu welcher Werkzeuge 3 mit dem Werkstück 2 relativ zueinander Längs pro grammierter Bahnen bewegt und miteinander in Eingriff ge bracht werden. Die zur Ausführung der Bearbeitungsprozesse benötigten Werkzeuge 3 werden in einem Werkzeugmagazin 7 vor gehalten und entsprechend der Bearbeitungsabfolge nacheinan der mittels einer Werkzeugwechseleinrichtung (nicht darge stellt) in die Spindel 10 eingewechselt.
Mit dem dargestellten Bearbeitungszentrum 1 lassen sich 5- Achs-Bearbeitungen durchführen, die beispielsweise beim Frä sen von Freiformflächen - etwa beim Fräsen von Turbinenschau feln - erforderlich sind. Die Steuerung 14 ist dazu ausgebildet, dass zunächst vorbe stimmte, die Bearbeitung betreffende Technologieparameter durch manuelle Betätigung der Bedienoberfläche 15 durch den Benutzer 6 geändert werden können. Beispielsweise kann eine Vorschubgeschwindigkeit in einem in der Steuerung 14 hinter legten Teileprogramm vorgegeben sein und durch Betätigung eines an der Bedienoberfläche vorhandenen Override-Reglers durch den Benutzer 6 verändert werden.
Erfindungsgemäß werden zunächst die Auswirkungen dieser Ver änderung bestimmt und dem Benutzer in Form einer Änderung einer produktionswirtschaftlichen Kenngröße auf dem Display 16 der Steuerung 14 angezeigt.
Figur 2 zeigt beispielhaft eine derartige Anzeige auf dem Display 16. Im Beispiel wurde die Vorschubgeschwindigkeit von normal 100% auf 120% erhöht (Schaubild 20). Aus der Anzeige ist ersichtlich, dass diese Veränderung der Vorschubgeschwin digkeit eine Erhöhung der Gesamt-Bearbeitungszeit auf ca.
106% (Schaubild 21) und der Gesamt-Bearbeitungskosten auf ca. 119% (Schaubild 22) bewirken würde. Diese zunächst so nicht erwarteten Auswirkungen lassen sich beispielsweise dadurch erklären, dass bei der vorgesehenen Bearbeitung durch die Er höhung der Vorschubgeschwindigkeit die verwendeten Werkzeuge schneller verschleißen, was wiederum einen höheren Verbrauch an Werkzeugen und mehr und häufigere Werkzeugwechsel bedingt.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn sich die manuelle Verände rung eines Technologieparameters, im Beispiel die Vorschubge schwindigkeit, nicht sofort auf die aktuell durchgeführte Be arbeitung auswirkt, sondern für die Durchführung der Steuer funktion zunächst der ursprüngliche Wert des Technologiepara meters beibehalten wird und die durch die Veränderung beding te Änderung der produktionswirtschaftlichen Kenngröße ledig lich in einer Simulation bestimmt wird. Der Bediener hat so die Möglichkeit, diese Rückmeldung in seine Überlegungen mit einfließen zu lassen und die Veränderung ggf. nicht oder an ders durchzuführen, bevor sich überhaupt bezüglich der Bear- beitung des Werkstücks etwas ändert. So lässt sich beispiels weise verhindern, dass der Benutzer durch seinen manuellen Eingriff unbeabsichtigt die Produktivität der Maschine herab setzt. Damit sich die durchgeführte manuelle Parameter- Veränderung auch tatsächlich auf die reale Bearbeitung aus wirkt, muss bei diesem Ausführungsbeispiel zunächst der aus Figur 2 ersichtliche Button 23 „confirm" zur Bestätigung der Veränderung betätigt werden, z.B. durch Berührung des Button 23 auf dem als Touch Display ausgeführten Display 16.
Figur 3 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel zur Durchfüh rung eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Dabei wird in einem ersten Verfahrensschritt S1 durch Interaktion eines Bedieners mit der Steuervorrichtung ein bestimmter Technologieparameter durch den Bediener manuell verändert.
In einem zweiten Verfahrensschritt S2 wird ein Maß für eine durch die in Schritt S1 durchgeführte Veränderung hervorgeru fene Änderung einer produktionswirtschaftlichen Kenngröße be stimmt und auf dem Display der Steuerung angezeigt.
In einem Schritt S3 erfolgt eine weitere manuelle Eingabe des Benutzers zur Bestätigung der in Schritt S1 vorgenommenen Veränderung des Technologieparameters.
In einem Schritt S4 wird der veränderte Technologieparameter in der Steuervorrichtung bei der Erzeugung der Relativbewe gung zwischen dem Werkstück und dem Werkzeug berücksichtigt.
Figur 4 veranschaulicht den Zusammenhang zwischen produkti onswirtschaftlichen Kenngrößen wie etwa der Produktivität und einigen von einem Bediener an der Werkzeugmaschine veränder baren Technologieparametern (Vorschubgeschwindigkeit Vf, Schnittgeschwindigkeit vc, Eingriffstiefe ap oder Eingriffs breite ae) · Die Kurve Kl (strichlierte Linie), in diesem Fall eine Gerade, veranschaulicht das Zerspanvolumen für den unre alistischen Anwendungsfall, dass keine Werkzeugwechsel erfor- derlich sind. Das Zerspanvolumen steigt hier z.B. linear mit der Vorschubgeschwindigkeit.
In der Kurve K2 (gepunktet) ist die bei einer bestimmten, realen Bearbeitung erforderliche Anzahl an Werkzeugwechseln dargestellt. Verschleißbedingt werden mit zunehmendem Zer spanvolumen des in Eingriff befindlichen Werkzeuges überpro portional viele Werkzeuge benötigt.
Die Kurve K3 veranschaulicht die Produktivität unter Berück sichtigung der verschleißbedingten Werkzeugwechsel. Daraus ist ersichtlich, dass die Produktivität mit zunehmendem Zer spanvolumen (pro Zeiteinheit) zunächst bis zu einem Optimum ansteigt und nach diesem Optimum wieder abfällt.
Figur 5 veranschaulicht beispielhaft einen bevorzugten Be reich bezüglich der Vorschubgeschwindigkeit Vf, die vorzugs weise im Bereich zwischen den Werten Vfl und Vf2 liegt und damit so bestimmt ist, dass die Produktivität P maximal um einen vorbestimmten Wert DR von ihrem Maximum abweicht. Vor zugsweise erhält der Bediener an der Maschine einen zusätzli chen Warnhinweis, wenn sich die Maschine in einem Betriebs punkt außerhalb des so definierten, bevorzugten Betriebsbe reiches befindet.
Auf Basis der hier vorgeschlagenen Vorgehensweise erhält der den Prozess bestimmende Mitarbeiter prozessrelevante be triebswirtschaftliche Daten, die ihn bei seiner Entschei dungsfindung unterstützen. Die nichtlinearen Abhängigkeiten sind zwar nach wie vor im Prozess vorhanden, jedoch werden dem Mitarbeiter beispielsweise in der Vergangenheit getätig ten Entscheidungen hinsichtlich der Wirkungsweise klar ge spiegelt, so dass er die anstehenden Entscheidungen besser treffen kann.
Die Erfindung führt zu einer inkrementeilen Verbesserung der Prozesse und hat in der AufSummierung ein erhebliches Poten- tial an Einsparungen, der Steigerung der Effektivität und der Optimierung der Kostensituation.
Es ist auf Basis einer solchen Online Prozessbewertung sogar möglich, die Prozesse optimal auf die derzeitige Auslastungs situation einzustellen, so z.B. durch Vorgabe eines Richtwer tes bzw. einer abstrakten Zielgröße (Bsp. TCO / Basis- zeitspanvolumen) .

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betrieb eines Werkzeugmaschinensystems (1), umfassend eine Werkzeugmaschine (5) zur Bearbeitung wenigs tens eines Werkstücks (2) mittels wenigstens eines Werkzeugs (3) und eine mit der Werkzeugmaschine (5) verbundene Steuer vorrichtung (14) zum Erzeugen einer Relativbewegung zwischen dem Werkstück (2) und dem Werkzeug (3) anhand eines von der Steuervorrichtung (14) abarbeitbaren Programms, wobei die Steuervorrichtung (14) eine Bedieneinrichtung (15) mit einer Anzeigevorrichtung (16) zur Interaktion eines Bedieners (6) mit der Steuervorrichtung (14) umfasst, dadurch gekennzeich net, dass mittels der Bedieneinrichtung (15) wenigstens ein Technologieparameter durch den Bediener (6) manuell verändert wird und infolge dessen ein Maß für eine durch die Verände rung hervorgerufene Änderung einer produktionswirtschaftli chen Kenngröße bestimmt und direkt und/oder in Relation zu einem diesbezüglichen Relativmaß an der Anzeigevorrichtung (16) angezeigt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei zur Bearbeitung des Werk stücks (2) oder eines Los des Werkstücks (2) eine Anzahl gleicher Werkzeuge (3) benötigt wird, wobei die Werkzeuge (3) aufeinanderfolgend mittels einer Werkzeugwechselvorrichtung (7) in eine Werkzeugaufnahme (10) der Werkzeugmaschine (5) eingewechselt werden, wobei sich in Folge der manuellen Ver änderung des Technologieparameters die Anzahl benötigter, gleicher Werkzeuge (3) ändert und wobei die Änderung der produktionswirtschaftlichen Kenngröße in Abhängigkeit der jeweils benötigten Anzahl an Werkzeugen (3) und der damit verbundenen Anzahl an Werkzeugwechseln bestimmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Änderung der produktionswirtschaftlichen Kenngröße durch die Steuervor richtung (14) und/oder eine mit der Steuervorrichtung (14) verbindbare, externe Recheneinrichtung (17) ermittelt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei, nachdem das Maß für die Änderung der produktionswirtschaftlichen Kenngröße an der Anzeigevorrichtung (16) angezeigt wird, zunächst eine weitere manuelle Interaktion des Benutzers (6) mit der Bedieneinrichtung (15) erforderlich wird, bevor die Bearbeitung des Werkstücks (2) an den veränderten Technolo gieparameter angepasst wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei in der Steuervorrichtung (14) und/oder der externen Recheneinrich tung (17) eine für den Werkzeugwechsel vorgesehene Werkzeug wechselzeit und/oder für die Beschaffung eines Werkzeugs (3) benötigte Werkzeugkosten und/oder ein für den Betrieb der Werkzeugmaschine (5) bestimmter Maschinenstundensatz hinter legt sind und wobei das Maß für die Änderung der produktions wirtschaftlichen Kenngröße in Abhängigkeit der Werkzeugwech selzeit und/oder der Werkzeugkosten und/oder des Maschinen stundensatzes ermittelt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Werkzeugwechselzeit und/oder die Werkzeugkosten und/oder der Maschinenstundensatz durch Interaktion des Benutzers (6) mit der Steuervorrichtung (14) und/oder der externen Recheneinrichtung (17) einstellbar ist.
7. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Werkzeugwechselzeit während des realen Betriebs der Werkzeugmaschine (5) gemessen und vorzugsweise fortlaufend aktualisiert wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Maß für die Änderung der produktionswirtschaftlichen Kenngröße in Abhängigkeit von während des Betriebs der Werkzeugmaschine
(5) erzeugten Messwerten ermittelt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei durch den Benutzer (6) eine Vorschubgeschwindigkeit und/oder eine Spindeldrehzahl manuell verändert wird bzw. werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Maß für die Änderung der produktionswirtschaftlichen Kenngröße als Absolutwert angezeigt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Maß für die Änderung der produktionswirtschaftlichen Kenngröße relativ zu einem Optimum der betreffenden produktionswirt schaftlichen Kenngröße angezeigt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei es sich bei der produktionswirtschaftlichen Kenngröße um die zur Bearbeitung erforderliche Bearbeitungszeit oder die durch die Bearbeitung verursachten Bearbeitungskosten handelt.
13. Werkzeugmaschinensystem (1), umfassend eine Werkzeugma schine (5) und eine Steuervorrichtung (14) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
14. Werkzeugmaschinensystem (1), nach Anspruch 13, umfassend eine externe Recheneinrichtung (17) um das Maß für die zur Bearbeitung erforderliche Bearbeitungszeit und/oder das Maß für die durch die Bearbeitung verursachten Bearbeitungskosten zu ermitteln.
15. Steuervorrichtung (14) für ein Werkzeugmaschinensystem (1) nach Anspruch 13 oder 14 zur Durchführung eines Verfah rens nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
PCT/EP2021/054108 2020-03-31 2021-02-19 Optimierung von zerspanungsvorgängen auf werkzeugmaschinen WO2021197708A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202180025503.2A CN115362419A (zh) 2020-03-31 2021-02-19 机床上切削过程的优化
US17/915,748 US11747784B2 (en) 2020-03-31 2021-02-19 Optimisation of chip removal processes on machine tools
EP21708160.3A EP4073603B1 (de) 2020-03-31 2021-02-19 Optimierung von zerspanungsvorgängen auf werkzeugmaschinen

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP20167182.3 2020-03-31
EP20167182.3A EP3889708A1 (de) 2020-03-31 2020-03-31 Optimierung von zerspanungsvorgängen auf werkzeugmaschinen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021197708A1 true WO2021197708A1 (de) 2021-10-07

Family

ID=70110138

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2021/054108 WO2021197708A1 (de) 2020-03-31 2021-02-19 Optimierung von zerspanungsvorgängen auf werkzeugmaschinen

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11747784B2 (de)
EP (2) EP3889708A1 (de)
CN (1) CN115362419A (de)
WO (1) WO2021197708A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022120660A1 (de) 2022-08-16 2024-02-22 Deckel Maho Pfronten Gmbh Datenschnittstellenvorrichtung zum Übertragen von Werkzeugdaten, Fertigungssystem und numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006006273A1 (de) 2006-02-10 2007-08-23 Siemens Ag System zur Ermittlung des Verschleißzustandes einer Werkzeugmaschine
DE102009023648A1 (de) 2009-05-26 2010-12-02 Index-Werke Gmbh & Co. Kg Hahn & Tessky Steuerungssystem
US20170212488A1 (en) 2016-01-22 2017-07-27 Johnson Controls Technology Company Systems and methods for monitoring and controlling a central plant
US20190018391A1 (en) 2017-07-13 2019-01-17 Autodesk, Inc. Method and system for processing machine data before completion of machining

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IL104250A (en) * 1992-12-28 1995-10-31 Omat Ltd Controller for processing machines operated by means of a digital control computer
JPH07295619A (ja) * 1994-04-25 1995-11-10 Mitsubishi Electric Corp 工作機械の数値制御装置
US6445959B1 (en) * 1996-03-27 2002-09-03 Thermwood Corporation System for monitoring CNC machine controllers
ITRN20000043A1 (it) * 2000-10-26 2002-04-26 Scm Group Spa Macchina utensile per la lavorazione del legno con sistema computazionale integrato
DE60115053T2 (de) * 2001-09-05 2006-08-03 Mikron Comp-Tec Ag Verfahren und System zur Benutzerunterstützung für Bearbeitungsparametereinstellung
US7246023B2 (en) * 2004-01-26 2007-07-17 Ranko, Llc Flexible process optimizer
DE102007045620A1 (de) * 2007-09-14 2009-04-16 Index-Werke Gmbh & Co. Kg Hahn & Tessky Werkzeugmaschine
DE102010001518A1 (de) * 2010-02-02 2011-08-04 DECKEL MAHO Pfronten GmbH, 87459 Vorrichtung zum Steuern von Betriebsfunktionen einer Werkzeugmaschine
KR102092969B1 (ko) * 2013-06-10 2020-03-27 두산공작기계 주식회사 회전 절삭공구의 실시간 이송속도 설정방법 및 제어장치
CN109634238B (zh) * 2018-12-19 2021-03-30 山东科技大学 一种数控机床加工过程质量-能量效率评估与监控方法
CN110703713B (zh) * 2019-11-05 2022-05-06 青岛大学 一种提高单装置多产品加工方案切换效率的方法
KR20210078769A (ko) * 2019-12-19 2021-06-29 두산공작기계 주식회사 공작기계의 탠덤제어 시스템 및 이의 제어방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006006273A1 (de) 2006-02-10 2007-08-23 Siemens Ag System zur Ermittlung des Verschleißzustandes einer Werkzeugmaschine
DE102009023648A1 (de) 2009-05-26 2010-12-02 Index-Werke Gmbh & Co. Kg Hahn & Tessky Steuerungssystem
US20170212488A1 (en) 2016-01-22 2017-07-27 Johnson Controls Technology Company Systems and methods for monitoring and controlling a central plant
US20190018391A1 (en) 2017-07-13 2019-01-17 Autodesk, Inc. Method and system for processing machine data before completion of machining

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LOENZO R A G ET AL: "An object-oriented architecture for sensorless cutting force feedback for CNC milling process monitoring and control", ADVANCES IN ENGINEERING SOFTWARE, ELSEVIER SCIENCE, OXFORD, GB, vol. 41, no. 5, 1 May 2010 (2010-05-01), pages 754 - 761, XP026925736, ISSN: 0965-9978, [retrieved on 20100225], DOI: 10.1016/J.ADVENGSOFT.2009.12.016 *
LOENZO RAG ET AL.: "ADVANCES IN", ELSEVIER SCIENCE, article "An object-oriented architecture for sensorless cutting force feedback for CNC milling process monitoring and control", pages: 754 - 761
MIKE LYNCH, MONITORING IMPORTANT CONTROL PANEL FUNCTIONS, 17 January 2011 (2011-01-17), pages 1 - 1
MIKE LYNCH: "Monitoring Important Control Panel Functions", 17 January 2011 (2011-01-17), pages 1 - 1, XP055733687, Retrieved from the Internet <URL:https://www.mmsonline.com/columns/monitoring-important-control-panel-functions> [retrieved on 20200924] *

Also Published As

Publication number Publication date
EP3889708A1 (de) 2021-10-06
EP4073603B1 (de) 2023-11-08
US20230120529A1 (en) 2023-04-20
US11747784B2 (en) 2023-09-05
CN115362419A (zh) 2022-11-18
EP4073603A1 (de) 2022-10-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112015004939B4 (de) Verfahren zum Optimieren der Produktivität eines Bearbeitungsprozesses einer CNC-Maschine
DE102012207916B3 (de) Verfahren und Vorrichtung zur automatisierten Konfiguration einer Überwachungsfunktion einer Werkzeugmaschine
EP1894068B1 (de) Verfahren zur qualitätssicherung beim betrieb einer industriellen maschine
DE102010036499B4 (de) Werkzeugvektor-Anzeigevorrichtung für eine Werkzeugmaschine mit Drehachse
DE102006006273B4 (de) System zur Ermittlung des Verschleißzustandes einer Werkzeugmaschine
EP3396481B1 (de) Verfahren zur kompensation der fräserabdrängung
EP2837981B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur automatisierten Konfiguration einer Überwachungsfunktion eines Industrieroboters
EP3792712A1 (de) Verfahren zur korrektur von werkzeugparametern einer werkzeugmaschine zur bearbeitung von werkstücken
DE102019006725B4 (de) Steuereinrichtung und Steuersystem
DE102007045593A1 (de) Virtuelle Werkzeugmaschine zur Darstellung von Aktionen von Bearbeitungseinheiten einer realen Werkzeugmaschine
EP2650741B1 (de) Werkzeugmaschine
DE102019001207A1 (de) Kollaborativer Roboter und Verfahren zum Betreiben eines kollaborativen Roboters und Verwendung zum Bearbeiten eines Werkstücks
WO2008011845A1 (de) Positionsabhängige nachgiebigkeitskompensation bei einer werkzeugmaschine
WO2020156732A1 (de) Rechnergestützte optimierung einer numerisch gesteuerten bearbeitung eines werkstücks
EP1592527B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum fräsen von freiformflächen
EP1947538B1 (de) Verfahren zum Ansteuern eines verfahrbaren Werkzeugs, Eingabevorrichtung sowie Bearbeitungsmaschine
WO2021197708A1 (de) Optimierung von zerspanungsvorgängen auf werkzeugmaschinen
DE102020103585A1 (de) Schneidfluidmengeneinstellvorrichtung und -system
DE102011108972A1 (de) Verfahren zum Steuern einer Maschine mit freidefinierbarer Kopplung zwischen Antrieben
EP3367185A1 (de) Antriebssystem und dessen beurteilung
DE102018003638A1 (de) Numerische Steuerung
DE102006001496A1 (de) System und Verfahren zur Erfassung einer Geometrie eines Werkstücks
WO2017093126A1 (de) Steuerungseinheit und verfahren zur steuerung einer werkzeugmaschine sowie eine verwendung
WO2022033766A1 (de) Vorrichtung und verfahren zum bearbeiten eines werkstücks
EP3176659A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum bestimmen von oberflächendaten eines virtuellen werkstücks

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21708160

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

DPE1 Request for preliminary examination filed after expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101)
ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2021708160

Country of ref document: EP

Effective date: 20220713

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE